- L’Agence Spatiale Européenne (ESA) utilise un lambdamètre de la gamme AQ6150 de Yokogawa pour ajuster précisément la longueur d’onde des lasers utilisés pour les communications entre la Terre et l’espace.
Le Système Européen de Relais de Données par Satellite (EDRS) est un réseau de satellites géostationnaires géré par l’Agence Spatiale Européenne (ESA). Ces satellites communiquent avec une constellation d’autres satellites européens à orbite terrestre basse (LEO) appelés Sentinels qui sont utilisés pour des applications de surveillance de la planète. Les satellites EDRS envoient les images et les données des satellites LEO vers les serveurs terrestres par le biais d’ondes radio.
Du fait de l’accroissement des informations émises par les satellites LEO, par les satellites géostationnaires et par les constellations de satellites, la bande-passante dédiée aux communications radio, et donc au transfert de données, sera bientôt insuffisante pour répondre aux besoins de l’agence. La mise en œuvre d’une solution de communication optique via un laser est donc envisagée. Cette technique est déjà utilisée dans le transfert de données entre les satellites LEO et le réseau EDRS.
Les technologies optiques ont fait leur preuve pour les communications terrestre. Cependant, les communications optiques en espace libre entre la Terre et les satellites nécessitent le déploiement d’une technologie laser spécifique. Ceci s’explique du fait que les signaux optiques transmis entre la Terre et l’espace sont sujets aux interférences causées par différentes sources comme les nuages et autres phénomènes météorologiques. De plus, de par leur mode de propagation, les signaux optiques se propageant dans l’espace ne peuvent pas être protégés des interférences optiques provoquées par des sources externes, comme ils le sont lorsqu’ils sont transmis par fibres optiques dans le cadre des communications terrestres.
Les systèmes de communication optiques doivent présenter un rapport signal sur bruit suffisant pour maintenir le lien entre émetteur et récepteur. Concernant l’EDRS de l’ESA, les signaux sont transmis à une longueur d’onde infra-rouge précise : 1064,625 nm ±11 pm avec une dérive proche de zéro pour le pic de longueur d’onde. Cela permet au récepteur de se verrouiller sur cette plage étroite de longueur d’onde et d’éliminer les interférences. Avec cette technologie, les satellites EDRS peuvent ainsi opérer même quand les rayons du soleil se trouvent dans leur champ de vision.
L’ESA implémente des technologies de communications optiques Terre-Satellite dans sa station optique au sol (OGS) basée sur l’île espagnole de Tenerife ainsi qu’à l’observatoire Chelmos de la péninsule péloponnèse (Grèce) où se trouve le télescope Aristarchos de 2,2 m.
Maintenir avec exactitude la longueur d’onde du transmetteur est une des tâches critiques du système d’exploitation d’Artistarchos. Ceci est réalisée par pompage optique du laser transmetteur avec une diode laser émettant à 808 nm afin de générer une émission précise à 1064,625 nm ±11 pm.
Les mesures d’un système de communication optique sont généralement réalisées grâce à un analyseur de spectre optique qui permet notamment d’analyser la longueur d’onde du signal émis. Un analyseur tel que le modèle AQ6370D de Yokogawa, permet de mesurer cette longueur d’onde avec une précision de ±10 pm à la longueur d’onde de référence de 1550 nm et ±100 pm à 1064,625 nm. Ce niveau de précision ne répond toutefois pas aux exigences de l’installation d’Artistarchos.
« L’EDRS opère à des fréquences mesurées en multiples de Terahertz et les longueurs d’ondes de l’émetteur et du transmetteur ne sont pas éloignées de plus de 28 Gigahertz. Ce qui veut dire que la fréquence du laser doit être réglée avec une précision de l’ordre du Gigahertz puis mesurée avec le même niveau de précision et d’exactitude », explique Zoran Sodnik, responsable des technologies de communication optique au sein de la direction des télécommunications et applications intégrées de l’ESA et responsable du système de communication optique installé avec le télescope Aristarchos.
En collaboration avec Simac Electronics, fournisseur néerlandais de produits de connectivité et d’instruments de métrologie, l’ESA a opté pour un instrument spécifique : le mesureur de longueur d’onde (lambdamètre) AQ6151B de Yokogawa.
Cet instrument exploite le principe de l’interféromètre de Michelson pour mesurer avec une grande précision une longueur d’onde. Le lambdamètre AQ6151B offre une précision est de ±0,2 pm pour la mesure de longueurs d’onde allant de 900 nm à 1700 nm. Il permet de mesurer, d’analyser et de transférer les mesures vers un PC en 0,2 seconde. Les instruments de la série AQ6150 offrent en outre la possibilité de mesurer simultanément jusqu’à 1024 longueurs d’ondes et détectent des signaux faibles à partir d’une puissance de -40dBm.
« L’ESA a beaucoup utilisé par le passé des instruments de Yokogawa et les a toujours trouvé précis et fiables. La dernière installation de l’observatoire Chelmos demandait une précision extrême. Je n’ai eu aucune hésitation en choisissant un produit de Yokogawa. Il a entièrement satisfait mes attentes », assure Zoran Sodnik.
